Lavere profittmarginer betyr at dårligere/billigere brenselskvaliteter blir mer interessante, samt optimalisering av anleggsdrift med hensyn til virkningsog utnyttelsesgrad. NOx, partikkel og CO utslipp er spesielt viktige, i tillegg til driftsutfordringer knyttet til partikler som legger seg på varmevekslerflater. Hoveddelen av biomasse- og avfallsforbrenningsanleggene i Norge er ristfyrte anlegg, og selv om ulike rist typer har blitt utviklet, sliter de med variasjoner i både brenselskvalitet og driftsbetingelser, som resulterer ikke-optimale driftsbetingelser. Den mest kostnadseffektive måten å løse dette på, inkludert de økte utslippene, er ved hjelp av primærtiltak.
Computational Fluid Dynamics (CFD) er det ultimate designverktøyet for forbrennings- og varmeoverføringsseksjonene i biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg, men kostnadseffektive sub-modeller må utvikles, implementeres og brukes på en optimal måte. I tillegg, CFD simuleringene må kjøres for transiente forhold, for å studere effekten av endringer i operasjonsbetingelsene, og minimere effekten av disse gjennom forbedret anleggsdrift og forbedrede operasjonsretningslinjer.
GrateCFD vil derfor fokusere på operasjonell optimalisering av ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg via CFD støttede retningslinjer for optimal design og drift av anlegg. Forbedrede modeller og modelleringstilnærmelser, sammen med målrettede forsøks- og målekampanjer, er nøkkelelementer i fremtidens bærekraftige biomasseog avfallsforbrenningsanlegg. Dette vil ha en betydelig effekt på to av de viktigste fornybare verdikjedene i Norge i dag, forbrenning av biomasse og avfall.
Hovedmål:
Utvikling av CFD baserte designverktøy og operasjonelle retningslinjer for optimal operasjon av ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg gjennom:
- Modellutvikling: forbedrede brensel/brensel bed og gassavgivelse modeller, varmeveksler beleggdannelse modeller og redusert kinetikk modeller (NOx); og validering av disse
- Simuleringer: transiente og stasjonære CFD simuleringer av biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg; og validering
- Konseptforbedringer: biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg case studier utvelgelse, oppsett, simuleringer og analyse, for å gi design og operasjonelle retningslinjer
Delmål:
- Utvikle forbedrede brensel, gass og partikkel del-modeller for inkludering i CFD simuleringene
- Utvikle numeriske verktøy som er skreddersydd for å studere konseptforbedringer for ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg, med fokus på utslippsreduksjon, forbrenningsgodhet, energieffektivitet og tilgjengelighet
- Gi operasjonelle og oppgradering retningslinjer for optimal operasjon av ristfyrte biomasse- og avfallsforbrenningsanlegg
- Utdanning
- Informasjonsspredning
Industripartnere:
- Statkraft Varme AS
- Oslo EGE
- Returkraft AS
- Vattenfall AB
- Hitachi Zosen Inova AG
Forskningsparnere:
- SINTEF Energi AS – Avdeling Termisk energi
- Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) – Institutt for energi- og prosessteknikk
- LOGE AB
Dette er et KPN-prosjekt (Kompetanseprosjekt for næringslivet) støttet av Norges Forskningsråd. Prosjektets budsjett er 24 MNOK, hvorav 80 % er fra Forskningsrådet og 20% fra industrien.
